KR101087777B1 - Capacitor of semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 캐패시터는 각 스토리지노드를 서로 다른 단면적을 갖는 복층 구조로 형성하되 인접한 스토리지노드들은 그 형태가 서로 반대가 되도록 형성함으로써 캐패시터의 캐패시턴스 및 반도체 소자의 집적도는 동일하게 유지하면서도 캐패시터들 사이의 거리를 충분히 확보할 수 있어 공정 마진을 증가시켜준다.In the capacitor of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, each storage node is formed in a multilayer structure having a different cross-sectional area, but adjacent storage nodes are formed so that their shapes are opposite to each other, so that the capacitance of the capacitor and the integration degree of the semiconductor device are the same. Maintaining sufficient distance between capacitors while maintaining them increases process margins.
Description
본 발명은 반도체 소자의 캐패시터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 사이즈의 전극물질층이 적층된 형태의 스토리지 전극을 갖는 캐패시터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitor of a semiconductor device, and more particularly, to a capacitor having a storage electrode having a stacked type of electrode material layers having different sizes, and a method of manufacturing the same.
반도체 디바이스는 날로 계속되는 반도체 제조 공정 기술의 발전과 더불어, 그 사이즈가 축소되고 있으며 단위 면적당 집적화되는 반도체 소자의 밀도가 증가하고 있다. 이에 따라 디램에 있어서 데이터 저장을 위한 셀 캐패시터가 점유할 수 있는 면적이 점차 축소되고 있어 고용량의 캐패시터를 얻기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다.BACKGROUND With the continuous development of semiconductor manufacturing process technology, semiconductor devices are shrinking in size and density of semiconductor devices integrated per unit area is increasing. Accordingly, the area occupied by the cell capacitor for storing data in the DRAM is gradually reduced, and various techniques for obtaining a high capacity capacitor have been proposed.
캐패시터는 스토리지노드와 플레이트 전극으로 불리우는 캐패시터 전극들 사이에 유전체막이 개재된 구조로 그 용량은 전극의 표면적과 유전체막의 유전율에 비례하고, 전극들 간의 간격에 반비례한다. 따라서, 고용량의 캐패시터를 얻기 위해서는 유전율이 큰 유전체막을 사용하거나 전극의 표면적을 확대시키거나 또는 전극들 간의 거리를 줄이는 것이 필수적이다.The capacitor is a structure in which a dielectric film is interposed between capacitor electrodes, called storage nodes and plate electrodes, whose capacitance is proportional to the surface area of the electrode and the dielectric constant of the dielectric film and inversely proportional to the spacing between the electrodes. Therefore, in order to obtain a high capacity capacitor, it is essential to use a dielectric film having a high dielectric constant, to enlarge the surface area of the electrode, or to reduce the distance between the electrodes.
그런데, 전극들간의 거리, 즉, 유전체막의 두께를 줄이는 것은 그 한계가 있기 때문에 고용량의 캐패시터를 제조하기 위한 연구는 유전율이 큰 유전체막을 사용하거나 전극의 표면적을 넓히는 방식으로 진행되어 왔다.However, since it is limited to reduce the distance between electrodes, that is, the thickness of the dielectric film, researches for manufacturing a high capacity capacitor have been conducted by using a dielectric film having a high dielectric constant or increasing the surface area of the electrode.
전극의 표면적을 넓히는 방법으로서, 셀 캐패시터를 종래의 평면 구조(planar capacitor)가 아닌 3차원 입체 구조로 형성하는 방법이 사용되고 있으며 이러한 3차원 입체 구조 형태의 캐패시터로서 트렌치형 캐패시터(trench capacitor)와 스택형 캐패시터(stacked capacitor)가 주로 사용되고 있다.As a method of increasing the surface area of an electrode, a method of forming a cell capacitor in a three-dimensional structure rather than a conventional planar capacitor is used. As a three-dimensional structure capacitor, a trench capacitor and a stack are formed. Stacked capacitors are mainly used.
그런데 입체 구조의 캐패시터의 경우에도, 캐패시터가 점유할 수 있는 면적이 점차 축소됨에 따라 캐패시터들 간의 피치가 점차 줄어들고 있어 공정 마진을 확보하는데 어려움이 따르고 있다.However, in the case of a three-dimensional capacitor, as the area occupied by the capacitor is gradually reduced, the pitch between the capacitors is gradually reduced, which makes it difficult to secure a process margin.
도 1a 및 1b는 각각 종래 셀 어레이 영역에 형성된 스택형 셀 캐패시터들에 대한 평면도 및 단면도이다.1A and 1B are plan and cross-sectional views, respectively, of stacked cell capacitors formed in a conventional cell array region.
스택형 캐패시터 구조에서 캐패시턴스는 스토리지노드의 직경(단면적)(①)이 증가할수록 유리하며, 노드 분리, 상부 전극 형성, 첨점제거를 통한 리키지 개선 등의 공정의 안정성을 증가시키기 위해서는 스토리지노드 간의 거리(②)가 클수록 유리하다.In stackable capacitor structure, capacitance is advantageous as the storage node's diameter (section area) (①) increases, and the distance between storage nodes is increased in order to increase the stability of the process such as node separation, upper electrode formation, and improved solution by removing peaks. The larger (②) is, the better.
그러나 반도체 소자가 고집적화되면서 스토리지노드의 직경 및 스토리지노드 간 거리에 대한 마진을 확보하는 것이 곤란하여 인접한 캐패시터들 간의 쇼트 등의 문제가 발생하고 있는 실정이다.However, as semiconductor devices are highly integrated, it is difficult to secure margins for the diameters of the storage nodes and the distances between the storage nodes, which causes short circuits between adjacent capacitors.
본 발명은 캐패시터의 구조를 개선하여 캐패시터들 간의 거리를 충분히 확보함으로써 공정마진을 증가시켜 인접한 캐패시터들 간의 쇼트를 방지하고자 한다.The present invention is to improve the structure of the capacitor to secure a sufficient distance between the capacitors to increase the process margin to prevent short between adjacent capacitors.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 캐패시터는 서로 다른 사이즈를 갖는 기둥 형태의 복수개의 전극물질층들이 적층된 스토리지노드, 상기 스토리지노드 상에 형성된 유전체막 및 상기 유전체막 상에 형성된 플레이트 전극을 포함할 수 있다.A capacitor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a storage node in which a plurality of pillar-shaped electrode material layers having different sizes are stacked, a dielectric layer formed on the storage node, and a plate electrode formed on the dielectric layer. It may include.
이때 상기 스토리지노드는 제 1 단면적을 갖는 하부 스토리지노드 및 제 2 단면적을 가지며, 상기 하부 스토리지노드 상에 일체형으로 적층된 상부 스토리지노드를 포함하며, 상기 하부 스토리지노드와 상기 상부 스토리지노드는 서로 다른 높이를 가질 수 있다.In this case, the storage node has a lower storage node having a first cross-sectional area and a second cross-sectional area, and includes an upper storage node integrally stacked on the lower storage node, and the lower storage node and the upper storage node have different heights. It can have
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 캐패시터는 제 1 사이즈를 갖는 제 1 하부 스토리지노드와 제 2 사이즈를 갖는 제 1 상부 스토리지노드가 적층된 제 1 스토리지노드, 상기 제 1 스토리지노드에 인접하며 상기 제 2 사이즈를 갖는 제 2 하부 스토리지노드와 상기 제 1 사이즈를 갖는 제 2 상부 스토리지노드가 적층된 제 2 스토리지노드, 상기 제 1 스토리지노드와 상기 제 2 스토리지노드 상에 형성된 유전체막 및 상기 유전체막 상에 형성된 플레이트 전극을 포함할 수 있다.A capacitor of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention may include a first storage node in which a first lower storage node having a first size and a first upper storage node having a second size are stacked and adjacent to the first storage node. A second storage node in which the second lower storage node having the second size and the second upper storage node having the first size are stacked, a dielectric film formed on the first storage node and the second storage node, and the dielectric It may include a plate electrode formed on the film.
이때, 상기 제 1 하부 스토리지노드와 상기 제 2 하부 스토리지노드는 동일한 레이어에 형성되며 서로 다른 단면적과 높이를 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 1 하부 스토리지노드와 상기 제 2 상부 스토리지노드는 같은 단면적과 높이를 가지며, 상기 제 1 상부 스토리지노드와 상기 제 2 하부 스토리지노드는 같은 단면적과 높이를 가질 수 있다.In this case, the first lower storage node and the second lower storage node may be formed on the same layer and have different cross-sectional areas and heights. The first lower storage node and the second upper storage node may have the same cross-sectional area and height, and the first upper storage node and the second lower storage node may have the same cross-sectional area and height.
이처럼, 본 발명에서는 각 스토리지노드를 서로 다른 단면적을 갖는 복층 구조로 형성하되 인접한 스토리지노드들은 그 형태가 서로 반대가 되도록 함으로써 각 캐패시터의 캐패시턴스 및 집적도는 동일하게 유지하면서도 캐패시터들 사이의 거리를 보다 증가시킬 수 있다.As such, in the present invention, each storage node is formed in a multi-layered structure having a different cross-sectional area, but adjacent storage nodes have opposite shapes, thereby increasing the distance between the capacitors while maintaining the capacitance and the density of each capacitor the same. You can.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법은 스토리지노드 콘택플러그 상에 제 1 사이즈를 갖는 하부 스토리지노드를 형성하는 제 1 단계, 상기 하부 스토리지노드 상에 제 2 사이즈를 갖는 상부 스토리지노드를 형성하는 제 2 단계, 상기 하부 스토리지노드 및 상기 상부 스토리지노드 상에 유전체막을 형성하는 제 3 단계 및 상기 유전체막 상에 플레이트 전극을 형성하는 제 4 단계를 포함할 수 있다.In a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, a first step of forming a lower storage node having a first size on a storage node contact plug, and an upper storage node having a second size on the lower storage node The method may include forming a dielectric film on the lower storage node and the upper storage node, and forming a plate electrode on the dielectric film.
이때, 상기 제 1 단계는 스토리지노드 콘택플러그 상부에 제 1 희생절연막을 형성하는 단계, 상기 스토리지노드 콘택플러그가 노출될 때까지 상기 제 1 희생절연막을 선택 식각하여 제 1 단면적을 갖는 하부 스토리지노드 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 하부 스토리지노드 콘택홀이 매립되도록 하부 전극물질층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the first step may include forming a first sacrificial insulating layer on the storage node contact plug, and selectively etching the first sacrificial insulating layer until the storage node contact plug is exposed to lower storage node contacts having a first cross-sectional area. The method may include forming a hole and forming a lower electrode material layer to fill the lower storage node contact hole.
그리고, 상기 제 2 단계는 상기 하부 스토리지노드 상부에 제 2 희생절연막을 형성하는 단계, 상기 하부 스토리지노드가 노출될 때까지 상기 제 2 희생절연막을 선택 식각하여 제 2 단면적을 갖는 상부 스토리지노드 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 상부 스토리지노드 콘택홀이 매립되도록 상부 전극물질층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The second step may include forming a second sacrificial insulating layer on the lower storage node, and selectively etching the second sacrificial insulating layer until the lower storage node is exposed, thereby forming an upper storage node contact hole having a second cross-sectional area. And forming an upper electrode material layer to fill the upper storage node contact hole.
상기 하부 스토리지노드 콘택홀과 상기 상부 스토리지노드 콘택홀은 서로 다른 깊이로 형성될 수 있다.The lower storage node contact hole and the upper storage node contact hole may be formed at different depths.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법은 스토리지노드 콘택플러그 상에 제 1 사이즈를 갖는 제 1 하부 스토리지노드 및 제 2 사이즈를 갖는 제 2 하부 스토리지노드를 형성하는 제 1 단계, 상기 제 1 하부 스토리지노드 상에는 상기 제 2 사이즈를 갖는 제 1 상부 스토리지노드를 형성하고 상기 제 2 하부 스토리지노드 상에는 상기 제 1 사이즈를 갖는 제 2 상부 스토리지노드를 형성하는 제 2 단계, 상기 제 1 하부 스토리지노드, 상기 제 2 하부 스토리지노드, 상기 제 1 상부 스토리지노드 및 상기 제 2 상부 스토리지노드 상에 유전체막을 형성하는 제 3 단계 및 상기 유전체막 상에 플레이트 전극을 형성하는 제 4 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device, the method comprising: forming a first lower storage node having a first size and a second lower storage node having a second size on a storage node contact plug; A second step of forming a first upper storage node having the second size on the first lower storage node and a second upper storage node having the first size on the second lower storage node, the first lower storage And a third step of forming a dielectric film on the node, the second lower storage node, the first upper storage node, and the second upper storage node, and a fourth step of forming a plate electrode on the dielectric film. .
상기 제 1 단계는 스토리지노드 콘택플러그 상부에 제 1 희생절연막을 형성하는 단계, 상기 스토리지노드 콘택플러그가 노출될 때까지 상기 제 1 희생절연막을 선택 식각하여 제 1 단면적을 갖는 제 1 하부 스토리지노드 콘택홀 및 제 2 단면적을 갖는 제 2 하부 스토리지노드 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 제 1 하부 스토리지노드 콘택홀과 상기 제 2 하부 스토리지노드 콘택홀이 매립되도록 하부 전극물질층을 형성하는 단계 및 상기 제 1 하부 스토리지노드와 상기 제 2 하부 스토리지노드가 서로 다른 높이를 갖도록 상기 하부 전극물질층을 식각하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 하부 전극물질층은 단원자 증착(ALD:Automic Layer Deposition) 방법을 통해 형성될 수 있으며, 에치백(etchback) 방식을 통해 식각될 수 있다.The first step may include forming a first sacrificial insulating layer on the storage node contact plug, and selectively etching the first sacrificial insulating layer until the storage node contact plug is exposed to form a first lower storage node contact having a first cross-sectional area. Forming a second lower storage node contact hole having a hole and a second cross-sectional area, forming a lower electrode material layer to fill the first lower storage node contact hole and the second lower storage node contact hole; And etching the lower electrode material layer such that the first lower storage node and the second lower storage node have different heights. In this case, the lower electrode material layer may be formed through an ALD method and may be etched through an etchback method.
상기 제 2 단계는 상기 제 1 하부 스토리지노드 및 제 2 하부 스토리지노드 상부에 제 2 희생절연막을 형성하는 단계, 상기 제 1 하부 스토리지노드 및 상기 제 2 하부 스토리지노드가 노출될 때까지 상기 제 2 희생절연막을 선택 식각하여 상기 제 1 하부 스토리지노드 상에는 상기 제 2 단면적을 갖는 제 1 상부 스토리지노드 콘택홀을 형성하고 상기 제 2 하부 스토리지노드 상에는 상기 제 1 단면적을 갖는 제 2 상부 스토리지노드 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 제 1 상부 스토리지노드 콘택홀과 상기 제 2 상부 스토리지노드 콘택홀이 매립되도록 상부 전극물질층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 상부 스토리지노드 콘택홀은 상기 제 2 하부 스토리지노드의 높이 만큼 식각되고, 상기 제 2 상부 스토리지노드 콘택홀은 상기 제 1 하부 스토리지노드의 높이 만큼 식각될 수 있다.The second step includes forming a second sacrificial insulating layer on the first lower storage node and the second lower storage node, and the second sacrificial layer until the first lower storage node and the second lower storage node are exposed. The insulating layer is selectively etched to form a first upper storage node contact hole having the second cross-sectional area on the first lower storage node, and to form a second upper storage node contact hole having the first cross-sectional area on the second lower storage node. And forming an upper electrode material layer to fill the first upper storage node contact hole and the second upper storage node contact hole. In this case, the first upper storage node contact hole may be etched by the height of the second lower storage node, and the second upper storage node contact hole may be etched by the height of the first lower storage node.
본 발명은 셀 영역에 배열되는 캐패시터들의 구조를 개선함으로써 캐패시터의 캐패시턴스 및 집적도는 동일하게 유지하면서 캐패시터들 사이의 거리를 보다 증가시켜 공정 마진을 증가시킬 수 있다.The present invention improves the structure of the capacitors arranged in the cell region, thereby increasing the process margin by further increasing the distance between the capacitors while maintaining the same capacitance and density of the capacitors.
도 1a 및 1b는 각각 종래 셀 어레이 영역에 형성된 스택형 셀 캐패시터들에 대한 평면도 및 단면도.
도 2는 발명의 일 실시 예에 따른 캐패시터의 구조를 보여주는 도면.
도 3 내지 도 10은 본 실시 예에 따른 도 2의 캐패시터를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정단면도들.1A and 1B are plan and cross-sectional views, respectively, of stacked cell capacitors formed in a conventional cell array region.
2 is a view illustrating a structure of a capacitor according to an embodiment of the present invention.
3 to 10 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the capacitor of FIG. 2 according to the present embodiment.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 발명의 일 실시 예에 따른 캐패시터의 구조를 보여주는 도면으로, 도 2a는 도 2b의 A-B에 따른 단면과 도 2c의 A'-B'에 따른 단면이 적층된 모습을 보여주고 있다.2 is a view showing the structure of a capacitor according to an embodiment of the invention, Figure 2a is a cross-sectional view taken along the line A-B of Figure 2b and A'-B 'of FIG.
스토리지노드 콘택플러그(미도시) 상에 스택 구조의 스토리지노드(110, 120)가 형성되고 그 상부에 유전체막(130) 및 플레이트 전극(140)이 형성된다.The
이때, 본 실시 예에서의 스토리지노드(110, 120)는 전체적으로 동일한 단면적을 가지는 하나의 기둥 형태로 형성되지 않고, 서로 다른 단면적 및 높이를 갖는 기둥 형태의 복수개(본 실시 예에서는 2개)의 전극물질층들이 일체형으로 적층된 복층 구조로 형성된다. 즉, 도 2a에서와 같이 본 실시 예에서 각 캐패시터의 스토리지노드(110, 120)는 서로 다른 사이즈를 갖는 하부 스토리지노드(110a, 120a)와 상부 스토리지노드(110b, 120b)가 적층된 구조로 형성된다.In this case, the
더욱이, 본 실시 예에서는 인접한 캐패시터들 사이의 거리 즉 공정 마진을 확보하기 위해, 동일한 레이어에 형성되는 스토리지노드들에서 인접한 스토리지노드들의 단면적을 서로 다르게 형성한다. 즉, 도 2b에서와 같이 하부 스토리지노드(110a) 및 이와 인접한 하부 스토리지노드들(120a)의 단면적이 서로 다르게 형성되며, 마찬가지로 도 2c에서와 같이 상부 스토리지노드(120a) 및 이와 인접한 상부 스토리지노드들(120b)의 단면적이 서로 다르게 형성된다. 이때, 각 레이어에서 인접한 스토리지노드들의 사이즈는 종래(도 1)와 동일한 테크를 가지며 각 캐패시터의 캐패시턴스(각 스토리지노드의 표면적)가 종래와 동일하게 유지되면서 인접한 캐패시터 사이의 거리를 종래에 비해 최대한 증가시킬 수 있는 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다.Furthermore, in the present embodiment, the cross-sectional areas of the adjacent storage nodes are differently formed in the storage nodes formed on the same layer to secure the distance between adjacent capacitors, that is, the process margin. That is, as shown in FIG. 2B, the cross-sectional area of the
또한, 본 실시 예에서는 인접한 하부 스토리지노드들(110a, 120a) 즉 서로 다른 단면적을 갖는 스토리지노드들의 높이를 서로 다르게 형성함으로써 하부 스토리지노드(110a, 120a)와 상부 스토리지노드(110b, 120b)가 접촉되는 부분에서 인접한 캐패시터들이 서로 쇼트되는 것을 방지한다. 이때, 작은 사이즈의 하부 스토리지노드(120a)가 큰 사이즈의 하부 스토리지노드(110a) 보다 높게 형성된다.In addition, in the present embodiment, the
더욱이, 본 실시 예에서는 하부 스토리지노드(110a)와 상부 스토리지노드(120b)가 동일한 사이즈를 가지며 하부 스토리지노드(110b)와 상부 스토리지노드(120a)가 동일한 사이즈를 갖도록 함으로써, 인접한 스토리지노드(110, 120)의 표면적 즉 인접한 캐패시터의 캐패시턴스가 실질적으로 동일하게 되도록 형성된다.Furthermore, in the present embodiment, the
이처럼 본 발명은 각 스토리지노드를 서로 다른 단면적을 갖는 복층 구조로 형성하되 인접한 스토리지노드들은 그 형태가 서로 반대가 되도록 즉 반대로 뒤집힌 형태가 되도록 함으로써 각 캐패시터의 캐패시턴스 및 집적도는 동일하게 유지하면서도 캐패시터들 사이의 거리를 보다 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 스토리지노드를 높이 방향으로 나누어 형성하기 때문에 보다 높은 캐패시터의 제조가 가능해진다.As such, the present invention forms each storage node in a multi-layered structure having a different cross-sectional area, but the adjacent storage nodes are inverted so that their shapes are opposite to each other, so that the capacitance and the density of each capacitor are kept the same, while maintaining the same capacitance between the capacitors. It is possible to increase the distance of. In addition, since the storage node is formed by dividing it in the height direction, higher capacitors can be manufactured.
도 3 내지 도 10은 본 실시 예에 따른 도 2의 캐패시터를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.3 to 10 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the capacitor of FIG. 2 according to the present embodiment.
도 3을 참조하면, 접합영역(미도시)이 형성된 반도체 기판(미도시) 상부에 스토리지노드 콘택플러그(101)를 포함한 층간절연막(103)이 형성된다.Referring to FIG. 3, an
이어서, 층간절연막(103) 상부에 제 1 희생절연막(105)이 형성된다. 이때, 제 1 희생절연막(105)은 작은 단면적을 갖는 하부 스토리지노드(120a)의 높이만큼 형성된다.Subsequently, a first sacrificial insulating
층간절연막(103)과 제 1 희생절연막(105) 사이에는 식각 정지막(미도시)이 형성될 수도 있다.An etch stop film (not shown) may be formed between the interlayer insulating
다음에 도 4를 참조하면, 제 1 희생절연막(105) 상부에 감광막(미도시)을 형성한 후 하부 스토리지노드 영역을 정의하는 제 1 마스크를 이용한 리소그래피 공정을 통해 제 1 희생절연막(105) 상부에 하부 스토리지노드 패턴(미도시)을 형성한다.Next, referring to FIG. 4, after forming a photoresist film (not shown) on the first sacrificial insulating
이어서, 하부 스토리지노드 패턴을 식각 마스크로 하여 스토리지노드 콘택플러그(101)가 노출될 때까지 제 1 희생절연막(105)을 식각함으로써 하부 스토리지노드 콘택홀(107a, 107b)을 형성한다. 이때, 인접한 콘택홀(107a, 107b)의 단면적은 인접한 콘택홀(107a, 107b) 사이의 거리가 충분히 확보될 수 있는 범위 내에서 서로 다르게 형성된다.Subsequently, the lower storage
다음에 도 5를 참조하면, 콘택홀(107a, 107b)이 매립되도록 제 1 희생절연막(105) 상부에 하부 전극물질층(109)을 형성한다. 이때, 하부 전극물질층(109)은 예컨대 폴리실리콘, Pt, Ru, Ir, PtO2, IrO2, (Sr, Ru)O, (Ba, Sr, Ru)O, (La, Sr)Co 및 이들의 조합물 중 어느 하나로 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 5, a lower
본 실시 예에서 하부 전극물질층(109)은 단원자 증착(ALD:Automic Layer Deposition) 방식을 통해 형성된다. 따라서, 사이즈가 작은 콘택홀(107b)에서의 갭필(gap fill)이 사이즈가 큰 콘택홀(107a)에서의 갭필(gap fill) 보다 빠르게 진행됨으로써, 도 5에서와 같이 콘택홀(107b) 위로 올라오는 하부전극 물질의 양은 많아지는 반면에 콘택홀(107a) 위로 올라오는 하부전극 물질의 양은 적게 된다.In the present exemplary embodiment, the lower
다음에 도 6을 참조하면, 도 5에서와 같이 굴곡이 형성된 상태에서 하부 전극물질층(109)에 대한 에치백(etchback)을 진행하여 하부 스토리지노드(110a, 120a)를 형성한다.Next, referring to FIG. 6, the
이러한 에치백 공정을 수행시 하부 전극물질층(109)의 굴곡에 의해 콘택홀(107a)의 전극물질층이 더 깊게 식각됨으로써 하부 스토리지노드(110a, 120a)의 높이가 서로 달라지게 된다. 즉, 사이즈가 작은 콘택홀(107b) 내에 형성된 하부 스토리지노드(120a)가 사이즈가 큰 콘택홀(107a) 내에 형성된 하부 스토리지노드(110a) 보다 높게 형성된다.When the etch back process is performed, the electrode material layer of the
이처럼 하부 스토리지노드(110a, 120a)의 높이를 다르게 형성하는 이유는 후속 공정에서 상부 스토리지노드를 형성시 인접한 스토리지노드들(110, 120) 간에 하부 스토리지노드와 상부 스토리지노드의 접촉 부분 사이의 거리가 충분히 확보되도록 하기 위함이다.The reason for differently forming the heights of the
다음에 도 7을 참조하면, 제 1 희생절연막(105) 및 하부 스토리지노드(110a, 120a) 상부에 제 2 희생절연막(121)을 형성한다. 이때, 제 2 희생절연막(121)의 높이는 후속 공정에서 형성될 상부 스토리지노드 콘택홀(123a, 123b)의 높이가 각각 하부 스토리지노드(120a, 110a)와 같아지도록 형성된다.Next, referring to FIG. 7, a second sacrificial insulating
다음에 도 8을 참조하면, 제 2 희생절연막(121) 상부에 감광막(미도시)을 형성한 후 상부 스토리지노드 영역을 정의하는 제 2 마스크를 이용한 리소그래피 공정을 통해 제 2 희생절연막(121) 상부에 상부 스토리지노드 패턴(미도시)을 형성한다.Next, referring to FIG. 8, after forming a photoresist film (not shown) on the second sacrificial insulating
이어서, 상부 스토리지노드 패턴을 식각 마스크로 하여 하부 스토리지노드(110a, 12a)가 노출될 때까지 제 2 희생절연막(121)을 선택 식각함으로써 상부 스토리지노드 콘택홀(123a, 123b)을 형성한다. 이때, 인접한 콘택홀(123a, 123b)의 단면적은 인접한 콘택홀(123a, 123b) 사이의 거리가 충분히 확보될 수 있는 범위 내에서 서로 다르게 형성될 수 있다. 본 실시 예에서는 큰 단면적을 갖는 하부 스토리지노드(110a)의 상부에 형성되는 콘택홀(123a)의 단면적은 작게 형성되고, 반대로 작은 단면적을 갖는 하부 스토리지노드(120a)의 상부에 형성되는 콘택홀(123b)의 단면적은 크게 형성된다. 이때, 상부 스토리지노드 콘택홀(123a)의 단면적은 하부 스토리지노드 콘택홀(107b)의 단면적과 동일하게 형성될 수 있으며, 상부 스토리지노드 콘택홀(123b)의 단면적은 하부 스토리지노드 콘택홀(107a)의 단면적과 동일하게 형성될 수 있다.Next, the upper storage
다음에 도 9를 참조하면, 상부 스토리지노드 콘택홀(123a, 123b)이 매립되도록 제 2 희생절연막(121) 상부에 상부 전극물질층(미도시)을 형성한다. 이어서 제 2 희생절연막(121)이 노출될 때까지 상부 전극물질층을 평탄화(예컨대, CMP)함으로써 하부 스토리지노드(110a, 120a)와 일체형으로 연결되는 상부 스토리지노드(110b, 120b)가 형성된다. 이때, 상술한 도 6에서 하부 스토리지노드(110a)가 하부 스토리지노드(120a) 보다 낮게 형성되었기 때문에, 하부 스토리지노드(110a) 상에 형성된 상부 스토리지노드(110b)가 하부 스토리지노드(120a) 상에 형성된 상부 스토리지노드(120b) 보다 길게 형성되며, 그 길이는 하부 스토리지노드(120a)와 같게 형성된다. 즉, 상부 스토리지노드(110b)는 하부 스토리지노드(120a)와 같은 높이로 형성되고 상부 스토리지노드(120b)는 하부 스토리지노드(110a)와 같은 높이로 형성된다. 따라서, 인접한 스토리지노드(110, 120)의 표면적이 실질적으로 동일하게 됨으로써 최종적으로 형성된 캐패시터들의 캐패시턴스가 균일하게 된다.Next, referring to FIG. 9, an upper electrode material layer (not shown) is formed on the second sacrificial insulating
상부 전극물질층은 하부 전극물질층(109)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.The upper electrode material layer may be formed of the same material as the lower
다음에 도 10을 참조하면, 제 1 희생절연막(105) 및 제 2 희생절연막(121)에 대한 딥 아웃(dip out) 공정을 수행하여 제 2 희생절연막(121) 및 제 1 희생절연막(105)을 순차적으로 제거한다.Next, referring to FIG. 10, the second sacrificial insulating
이어서, 스토리지노드(110, 120) 상부에 유전체막(130)을 형성하고 유전체막(130) 상부에 플레이트 전극(140)을 형성함으로써 캐패시터를 형성한다. 이때, 스토리지노드(110, 120) 상부에 유전체막(130) 및 플레이트 전극(140)을 형성하는 공정은 종래와 동일하게 진행된다.Subsequently, a capacitor is formed by forming the
상술한 본 발명의 실시 예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Embodiment of the present invention described above is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be capable of various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
예컨대, 상술한 실시 예에서는 2단 구조의 스토리지노드를 형성하는 경우에 대해서만 설명하였으나 스토리지노드의 높이에 따라 3단 이상으로 구분하여 형성할 수 있다. 이때 그러한 제조 공정은 상술한 공정을 선택적으로 반복 실시함으로써 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 알 수 있으므로 그에 대한 설명은 생략한다.For example, in the above-described embodiment, only a case of forming a storage node having a two-stage structure has been described. However, the storage node may be divided into three or more tiers according to the height of the storage node. At this time, it is easy for those skilled in the art that such a manufacturing process can be performed by selectively repeating the above-described process, so a description thereof is omitted.
101 : 스토리지노드 콘택플러그 103 : 층간절연막
105 : 제 1 희생절연막 107a, 107b : 하부 스토리지노드 콘택홀
109 : 하부 전극물질층 110a, 120a : 하부 스토리지노드
110b, 120b : 상부 스토리지노드 121 : 제 2 희생절연막
123a, 123b : 상부 스토리지노드 콘택홀
130 : 유전체막 140 : 플레이트 전극101: storage node contact plug 103: interlayer insulating film
105: first sacrificial insulating
109: lower
110b and 120b: upper storage node 121: second sacrificial insulating layer
123a, 123b: Upper Storage Node Contact Hole
130
Claims (20)
상기 제 1 스토리지노드에 인접하며, 상기 제 2 사이즈를 갖는 제 2 하부 스토리지노드와 상기 제 1 사이즈를 갖는 제 2 상부 스토리지노드가 적층된 제 2 스토리지노드;
상기 제 1 스토리지노드 및 상기 제 2 스토리지노드 상에 형성된 유전체막; 및
상기 유전체막 상에 형성된 플레이트 전극을 포함하는 반도체 소자의 캐패시터.A first storage node stacked with a first lower storage node having a first size and a first upper storage node having a second size;
A second storage node adjacent to the first storage node, wherein a second lower storage node having the second size and a second upper storage node having the first size are stacked;
A dielectric film formed on the first storage node and the second storage node; And
And a plate electrode formed on the dielectric film.
상기 제 1 하부 스토리지노드와 상기 제 2 하부 스토리지노드는 동일한 레이어에 형성되며 서로 다른 단면적과 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터.6. The method of claim 5,
And the first lower storage node and the second lower storage node are formed on the same layer and have different cross-sectional areas and heights.
상기 제 2 상부 스토리지노드와 같은 단면적 및 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터.The method of claim 5, wherein the first lower storage node
And the same cross-sectional area and height as the second upper storage node.
상기 제 2 하부 스토리지노드와 같은 단면적 및 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터.The method of claim 5, wherein the first upper storage node
And the same cross-sectional area and height as the second lower storage node.
상기 제 1 하부 스토리지노드 상에는 상기 제 2 사이즈를 갖는 제 1 상부 스토리지노드를 형성하고, 상기 제 2 하부 스토리지노드 상에는 상기 제 1 사이즈를 갖는 제 2 상부 스토리지노드를 형성하는 제 2 단계;
상기 제 1 하부 스토리지노드, 상기 제 2 하부 스토리지노드, 상기 제 1 상부 스토리지노드 및 상기 제 2 상부 스토리지노드 상에 유전체막을 형성하는 제 3 단계; 및
상기 유전체막 상에 플레이트 전극을 형성하는 제 4 단계를 포함하는 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법.Forming a first lower storage node having a first size and a second lower storage node having a second size on the storage node contact plug;
Forming a first upper storage node having the second size on the first lower storage node, and forming a second upper storage node having the first size on the second lower storage node;
Forming a dielectric layer on the first lower storage node, the second lower storage node, the first upper storage node, and the second upper storage node; And
And forming a plate electrode on the dielectric film.
스토리지노드 콘택플러그 상부에 제 1 희생절연막을 형성하는 단계;
상기 스토리지노드 콘택플러그가 노출될 때까지 상기 제 1 희생절연막을 선택 식각하여 제 1 단면적을 갖는 제 1 하부 스토리지노드 콘택홀 및 제 2 단면적을 갖는 제 2 하부 스토리지노드 콘택홀을 형성하는 단계;
상기 제 1 하부 스토리지노드 콘택홀 및 상기 제 2 하부 스토리지노드 콘택홀이 매립되도록 하부 전극물질층을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 하부 스토리지노드와 상기 제 2 하부 스토리지노드가 서로 다른 높이를 갖도록 상기 하부 전극물질층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the first step is
Forming a first sacrificial insulating layer on the storage node contact plug;
Selectively etching the first sacrificial insulating layer until the storage node contact plug is exposed to form a first lower storage node contact hole having a first cross-sectional area and a second lower storage node contact hole having a second cross-sectional area;
Forming a lower electrode material layer to fill the first lower storage node contact hole and the second lower storage node contact hole; And
And etching the lower electrode material layer so that the first lower storage node and the second lower storage node have different heights.
단원자 증착(ALD:Automic Layer Deposition)이 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법.The method of claim 15, wherein the forming of the lower electrode material layer is performed.
Monolayer deposition (ALD: Automatic Layer Deposition) is a method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, characterized in that used.
에치백(etchback) 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법.The method of claim 16, wherein etching the lower electrode material layer comprises:
A method for manufacturing a capacitor of a semiconductor device, characterized by using an etchback method.
상기 제 1 하부 스토리지노드 및 제 2 하부 스토리지노드 상부에 제 2 희생절연막을 형성하는 단계;
상기 제 1 하부 스토리지노드 및 상기 제 2 하부 스토리지노드가 노출될 때까지 상기 제 2 희생절연막을 선택 식각하여 상기 제 1 하부 스토리지노드 상에는 상기 제 2 단면적을 갖는 제 1 상부 스토리지노드 콘택홀을 형성하고 상기 제 2 하부 스토리지노드 상에는 상기 제 1 단면적을 갖는 제 2 상부 스토리지노드 콘택홀을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 상부 스토리지노드 콘택홀 및 상기 제 2 상부 스토리지노드 콘택홀이 매립되도록 상부 전극물질층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법.The method of claim 15 wherein the second step is
Forming a second sacrificial insulating layer on the first lower storage node and the second lower storage node;
Selectively etching the second sacrificial insulating layer until the first lower storage node and the second lower storage node are exposed to form a first upper storage node contact hole having the second cross-sectional area on the first lower storage node; Forming a second upper storage node contact hole having the first cross-sectional area on the second lower storage node; And
And forming an upper electrode material layer to fill the first upper storage node contact hole and the second upper storage node contact hole.
상기 제 2 하부 스토리지노드의 높이 만큼 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법.19. The method of claim 18, wherein the first upper storage node contact hole is
And etching the substrate by the height of the second lower storage node.
상기 제 1 하부 스토리지노드의 높이 만큼 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법.19. The method of claim 18, wherein the second upper storage node contact hole is
And etching the substrate by the height of the first lower storage node.
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